能源互聯(lián)網(wǎng)成為未來(lái)電力主形態(tài)
2015年9月,國(guó)家主席習(xí)近平在聯(lián)合國(guó)發(fā)展峰會(huì)上倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求,讓全球各界對(duì)于全球能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想的關(guān)注達(dá)到了新高度。同時(shí),也讓時(shí)任國(guó)家電網(wǎng)公司董事長(zhǎng)、黨組書記劉振亞于同年2月發(fā)布的《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》——讓未來(lái)以“智能電網(wǎng)+特高壓電網(wǎng)+清潔能源”為核心的全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展構(gòu)思向前邁出了一大步。
一年多來(lái),全世界能源行業(yè)快速發(fā)展,其中新能源保持持續(xù)增長(zhǎng)勢(shì)頭,風(fēng)電、光伏表現(xiàn)尤為突出。5月15日,人類能源利用歷史上的一件里程碑事件:德國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)全國(guó)電力需求幾乎全部由可再生能源供應(yīng)。近年來(lái),我國(guó)的風(fēng)電、光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,華北、西北和東北的“三北”等風(fēng)光資源富集地區(qū)尤其顯著。截至2016年6月底,全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到1.4億千瓦。2016年國(guó)家能源局下達(dá)的全國(guó)新增光伏電站建設(shè)規(guī)模近2000萬(wàn)千瓦。
然而,一方面是堅(jiān)定選擇清潔能源利用的未來(lái)和全力推進(jìn)新能源電源建設(shè),另一方面的情況卻讓新能源投資者們心存近憂。根據(jù)中電聯(lián)《2016年度前三季度全國(guó)電力供需形勢(shì)分析預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù),全國(guó)6000千瓦及以上電廠風(fēng)電發(fā)電量增長(zhǎng)26.8%,設(shè)備利用小時(shí)1251小時(shí),同比降低66小時(shí);與上年同期相比,新疆、寧夏和甘肅風(fēng)電設(shè)備利用小時(shí)同比分別降低388、358、105小時(shí),“三北”地區(qū)部分省份棄風(fēng)情況仍然較為嚴(yán)重。并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量翻倍增長(zhǎng),太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)降幅擴(kuò)大:全國(guó)6000千瓦及以上電廠并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電量460億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)63.4%;全國(guó)并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)889小時(shí),同比降低107小時(shí),其中寧夏、新疆和青海降幅超過(guò)100小時(shí),西北地區(qū)部分省份棄光情況較為突出。嚴(yán)重超出消納能力的新能源爭(zhēng)相上網(wǎng),大規(guī)模新能源消納已成為中國(guó)和世界的難題。
智能電網(wǎng)為分布式能源和微電網(wǎng)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)
在電力消費(fèi)總量相對(duì)較大的我國(guó)中、東、南部地區(qū),國(guó)家“十三五”發(fā)展規(guī)劃也提出要加快發(fā)展中東部及南方地區(qū)分散式風(fēng)電、分布式光伏發(fā)電。近年來(lái),在一些東部沿海省份,分布式光伏發(fā)展速度較快,在上海、廣東等省份光伏裝機(jī)容量中已處于絕對(duì)主導(dǎo)地位,更有人說(shuō)2017年分布式電站建設(shè)將會(huì)“大規(guī)模爆發(fā)”。在“政府引導(dǎo)、市場(chǎng)運(yùn)作、統(tǒng)一管理”的模式下,不僅發(fā)揮了眾多工業(yè)園區(qū)廠房屋頂資源豐富的優(yōu)勢(shì),而且工商業(yè)平均電價(jià)和煤電脫硫標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)在國(guó)內(nèi)均屬較高水平。
與傳統(tǒng)及集中式發(fā)電相比,分布式發(fā)電具有環(huán)境污染小、投資少,建設(shè)周期短、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。然而,分布式光伏發(fā)電并網(wǎng),加大了其所在區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測(cè)難度,改變了原有負(fù)荷增長(zhǎng)模式。大量的分布式電源的接入,使配電網(wǎng)的改造和管理變得更為復(fù)雜。
國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長(zhǎng)韓豐認(rèn)為,面對(duì)大規(guī)模接入的分布式電源和多元化負(fù)荷,配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)必須要堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),推行模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),積極引導(dǎo)分布式電源、多元化負(fù)荷與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)、健康發(fā)展。
大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生命體特征的重要技術(shù)支撐。能源互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)整合運(yùn)行數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力市場(chǎng)數(shù)據(jù)等,進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電預(yù)測(cè)、機(jī)器學(xué)習(xí),打通并優(yōu)化能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)端的運(yùn)作效率,需求和供應(yīng)將可以進(jìn)行隨時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上,不斷提高能源系統(tǒng)的靈活性和接納能力,各類能源間的互補(bǔ)、替代、耦合和協(xié)調(diào)將日益深化,一次能源的多能互補(bǔ)將是我國(guó)能源供給方式的重要特征。
特高壓電網(wǎng)是提高大規(guī)模電源能效的關(guān)鍵
大力發(fā)展新能源,需要將大規(guī)模集中開發(fā)與分布式發(fā)展相結(jié)合,提高利用效率。我國(guó)水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能資源主要分布在西北地區(qū),但受當(dāng)?shù)刎?fù)荷需求小、網(wǎng)架薄弱、調(diào)峰資源有限、跨區(qū)輸電能力不足等因素制約,難以有效消納。依托大電網(wǎng),充分利用不同區(qū)域負(fù)荷特性差異,實(shí)現(xiàn)能源開發(fā)綜合效益最大化。突破清潔能源富集地區(qū)本地消納能力有限的制約,加快大型新能源基地外送通道的建設(shè),在全國(guó)范圍內(nèi)消納清潔能源發(fā)電。
大型新能源基地外送主要通過(guò)特高壓電網(wǎng)輸送通道。作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)架(通道),自2009年我國(guó)第一條交流特高壓輸電線路投運(yùn)至今,特高壓線路輸送容量不斷突破,大范圍優(yōu)化配置資源能力大幅提升。據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的數(shù)據(jù),截至2016年初,國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成“三交四直”特高壓工程,在建“四交五直”工程,在運(yùn)在建和獲得核準(zhǔn)線路長(zhǎng)度達(dá)2.88萬(wàn)千米。特高壓輸送技術(shù)進(jìn)步,特高壓電網(wǎng)逐步建成,電力長(zhǎng)距離傳輸將沒有地區(qū)和國(guó)界的差別,電力資源在全球更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置變得更加便利。
電能替代改善能源終端結(jié)構(gòu)
在能源消費(fèi)上實(shí)施電能替代,以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石能源,提高電能在終端消費(fèi)中的比重,盡快實(shí)現(xiàn)電能替代,是從需求端主動(dòng)改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),進(jìn)而促進(jìn)電力系統(tǒng)能效的整體優(yōu)化。
2016年5月,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局與有關(guān)部門聯(lián)合印發(fā)了推進(jìn)電能替代的指導(dǎo)意見,指出電能具有清潔、安全、便捷等優(yōu)勢(shì),實(shí)施電能替代對(duì)于推動(dòng)能源消費(fèi)革命、落實(shí)國(guó)家能源戰(zhàn)略、促進(jìn)能源清潔化發(fā)展意義重大。電能替代重點(diǎn)領(lǐng)域包括,生產(chǎn)制造領(lǐng)域的電鍋爐、電窯爐、電灌溉,交通運(yùn)輸領(lǐng)域電能替代燃油,北方地區(qū)集中管網(wǎng)覆蓋范圍以外居民采暖等。
“十三五”期間,我國(guó)將全面推進(jìn)上述領(lǐng)域的電能替代,實(shí)現(xiàn)能源終端消費(fèi)環(huán)節(jié)替代散燒煤、燃油消費(fèi)約1.3億噸標(biāo)煤,帶動(dòng)電煤占煤炭消費(fèi)比重提高約1.9%,帶動(dòng)電能占終端能源消費(fèi)比重提高約1.5%,促進(jìn)電能消費(fèi)比重達(dá)到約27%。根據(jù)《中國(guó)可再生能源發(fā)展路線圖2050》報(bào)告,到2050年,我國(guó)終端能源消費(fèi)量為32億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,電力占整個(gè)終端能源消費(fèi)60%以上。
風(fēng)、光資源是大自然賦予人類的寶貴財(cái)富,大規(guī)模利用風(fēng)、光等清潔能源是人類能源利用的重大進(jìn)步。隨著工業(yè)技術(shù)水平不斷提高,風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的利用率、穩(wěn)定性進(jìn)一步提高,電價(jià)水平將降到市場(chǎng)合理水平。
2016年11月4日,應(yīng)對(duì)氣候變化的《巴黎協(xié)定》正式生效,對(duì)人類能源利用的新發(fā)展開啟了新篇章。走清潔發(fā)展的道路,已經(jīng)成為我國(guó)、世界和人類社會(huì)的共同選擇。不論是作為我國(guó)首個(gè)智能電網(wǎng)綜合示范區(qū)所在地的中新天津生態(tài)城,從可再生能源并網(wǎng)、新能源公共交通,到智能家居、分布式發(fā)電,智能電網(wǎng)的建設(shè)藍(lán)圖正一步步實(shí)現(xiàn);還是蘇州建設(shè)國(guó)際能源變革發(fā)展典范城市的戰(zhàn)略構(gòu)想初步成型,將推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略思想在蘇州率先落地,打造能源清潔、綠色、高效發(fā)展的“蘇州樣板”;亦或是華銳風(fēng)電張北壩頭風(fēng)電場(chǎng)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧風(fēng)能”在提高發(fā)電量和運(yùn)維效率上的管理模式的突破,可以設(shè)想,作為優(yōu)化電力系統(tǒng)能效的重要手段——能源互聯(lián)網(wǎng)必將是未來(lái)電力工業(yè)發(fā)展的主形態(tài)。